(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、前記移動距離Ｘｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項２】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、前記移動距離Ｘｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’と、の関係を定めたマップを記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項３】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる最短距離Ｘｓ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記移動距離Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項４】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離Ｘｅが最短となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’と、の関係を定めた第１のマップ、及び
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対する車体前後方向の移動距離の最短距離Ｘｓの、前記仮定の下での値Ｘｓ’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び前記第２のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記移動距離Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項５】
前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を一定値として前記移動距離Ｘｅを変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｘｅに基づいて、設定した前記移動距離Ｙｅに対して前記移動距離Ｘｅが最短となる最短回避軌道を導出する請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置。
【請求項６】
前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記比γ０を一定値として前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２の設定を変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、車体合成力の最大値が最小となる軌道を導出する請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置。
【請求項７】
前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方を一定値として前記比γ０を変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記比γ０に基づいて、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小となる軌道を導出する請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置。
【請求項８】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０と、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比と、の積で定められた第１のパラメータと、前記比γ０と、前記移動距離Ｘｅと車体横方向の移動距離Ｙｅとの比と、の積で定められた第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値を最小にするために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値を最小にするために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるための車体合成力の最大値が最小となる車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項９】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０と、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比と、の積で定められた第１のパラメータと、前記比γ０と、前記移動距離Ｘｅと車体横方向の移動距離Ｙｅとの比と、の積で定められた第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’との関係を定めた第１のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ１／ｍの、前記仮定の下での車体合成加速度Ｆ１’／ｍ’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるための車体合成力の最大値が最小となる車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項１０】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍまたは車体横方向の成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１または車体横方向の成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方を最小にするために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方を最小にするために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて、設定した前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方に対して前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小になる車体合成力の最大値の車体前後方向の成分と車体横方向の成分との比γｆを求め、求めた前記比γｆと設定した前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記比γｆを求め、求めた前記比γｆと前記比γ０との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項１１】
車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両の速度を検出する検出手段と、
・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍまたは車体横方向の成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１または車体横方向の成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’との関係を定めた第１のマップ、並びに
・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０の、前記仮定の下での比γ０’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、
前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて、設定した前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方に対して前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小になる車体合成力の最大値の車体前後方向の成分と車体横方向の成分との比γｆを求め、求めた前記比γｆと設定した前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記比γｆを求め、求めた前記比γｆと前記比γ０との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻における車体合成力を導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項１２】
前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を更に含む請求項１〜請求項１１のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１３】
操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を含み、
前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記障害物を回避すべき横移動距離を設定し、
前記制御手段は、前記導出手段により導出された最大化された移動距離Ｙｅと、前記設定手段で設定された回避すべき横移動距離とを比較し、前記最大化された移動距離Ｙｅの方が小さい場合には、急制動または衝突被害推定値を最小にする制御を行い、前記回避すべき横移動距離の方が小さい場合には、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいた回避制御を行う
請求項１〜４、及び請求項８〜１１のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１４】
前記第１のパラメータ、及び前記第２のパラメータを、各マップの特異点が該マップの縦軸又は横軸と平行になるように変更した請求項１〜請求項１３のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１５】
前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定し、
前記検出手段は、自車両の前記障害物に対する相対速度を検出する
請求項１〜請求項１４のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１６】
前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、ドライバに車両運動状態を報知する報知手段を更に含む請求項１〜請求項１５のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１７】
コンピュータを、請求項１〜請求項１５のいずれか１項記載の車両運動制御装置を構成する各手段として機能させるための車両運動制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運動制御装置及びプログラムに係り、特に、簡単な構成のマップを用いて所望の縦移動距離及び速度方向に対して、横移動距離を最大化にするため車体合成力を導出する車両運動制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体に加える目標合成力と、各車輪の限界摩擦円の大きさから推定される限界合成力との比をμ利用率として設定し、限界摩擦円の大きさとμ利用率とからタイヤ発生力の大きさ、及び各制御対象車輪で発生するタイヤ発生力の方向を設定し、設定されタイヤ発生力の大きさ、及び設定されたタイヤ発生力の方向に基づいて、各制御対象車輪の操舵と制動又は操舵と駆動との協調制御を行なう車両制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、車両よりも前方の道路上に存在する障害物を回避するための回避操作量を、車両に生じる加速力、減速力および横力の合成力が車両のタイヤのグリップ力の最大値よりも小さくなる範囲内で算出する回避操作算出装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、車両が走行する道路上に存在する障害物を検出し、検出現在時刻から評価終了時刻後の自車両の予測位置及び外部環境に基づいて、自車両の回避後の目標姿勢角を設定し、現在時刻の外部環境及び障害物の状態量に基づいてリスクポテンシャル関数を設定し、そのリスクと運転操作量の時間積分値、目標姿勢角と自車両の姿勢角との差などに基づく評価値を算出し、評価値が最小となる軌道を導出する回避操作算出装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、自車両と障害物との間の距離および自車両の障害物に対する相対速度、そして回避するための横移動距離に基づいて定まる物理量を導入し、その物理量と自車両の重量および車体合成力の最大値により最短距離で回避するための車体合成力の向きを導出するマップを予め記憶しておき、直進制動での最短回避距離と単純横移動における最短回避距離と、現時刻の自車両と障害物の状態に基づいてマップより得られる最短回避距離を比較して、最も短くなる回避軌道を選択し、その軌道に基づいて現時刻の車体合成力を算出する車両制御装置が提案されている（特許文献４参照）。
【０００６】
また、ロボットの位置、ロボットが到達目標とする目標到達位置、ロボットが目標到達位置へ到達する時に目標とする目標速度、およびロボットの制限最高速度又は制限最高加速度の各値を用いて、ロボットが制限最高速度又は制限最高加速度を越えない速度をとるとともにロボットの初期位置から目標位置へ到達するのに要する時間が等しい軌道の中ではロボットの加速度の二乗総和が最小となるようにするロボットの制御装置が提案されている（特許文献５参照）。
【０００７】
また、車両がスタート位置Ｐに停止したとき、物体検出手段で検出した周囲の物体の状況から最適目標位置と、最適目標位置を通る一定半径ｒの円弧よりなる第１の移動軌跡とを設定し、第１の移動軌跡上に所定位置Ｓを選択し、スタート位置Ｐから所定位置Ｓまでの第２の移動軌跡を設定し、所定位置Ｓは、第２の移動軌跡での車両の移動距離が最小になるように選択される車両の自動操舵装置が提案されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４９９７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３７４６号公報
【特許文献３】特開２００７−２５３７４５号公報
【特許文献４】特開２００６−３４７２３６号公報
【特許文献５】特開平７−３２２７７号公報
【特許文献６】特開２００１−０６３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜４の技術では、回避軌道や車体合成力を導出してはいるが、与えられた車体合成力の限界値を用いて横移動距離を最大化する車体合成力の導出については記載されていない。
【００１０】
また、特許文献５の技術では、加速度の２乗和が最小化される回避軌道を導出すること、また、特許文献６の技術では、自車両を目標位置に到達させる移動距離が最小となる軌道を導出することが記載されているが、所望の縦移動距離に対して横移動距離を最大化する軌道を導出することは記載されていない。
【００１１】
本発明は、車体合成力の最大値が楕円で制限される場合において、最適制御法によって作成した簡単な構成のマップを用いて所望の縦移動距離及び速度方向に対して、横移動距離を最大化する軌道及び車体合成力を導出することができる車両運動制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、前記移動距離Ｘｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１３】
また、第２の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、前記移動距離Ｘｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’と、の関係を定めたマップを記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１４】
また、第３の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離が最短となる最短距離Ｘｓ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記移動距離Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１５】
また、第４の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍ、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対して車体前後方向の移動距離Ｘｅが最短となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍ、前記比γ０、前記成分Ｘｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’と、の関係を定めた第１のマップ、及び・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅを設定した場合に、前記移動距離Ｙｅに対する車体前後方向の移動距離の最短距離Ｘｓの、前記仮定の下での値Ｘｓ’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び前記第２のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記移動距離Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１６】
また、第１または第２の発明において、前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２を一定値として前記移動距離Ｘｅを変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｘｅに基づいて、設定した前記移動距離Ｙｅに対して前記移動距離Ｘｅが最短となる最短回避軌道を導出するようにすることができる。
【００１７】
また、第１または第２の発明において、前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記比γ０を一定値として前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２の設定を変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記成分Ｆ１及び前記成分Ｆ２に基づいて、車体合成力の最大値が最小となる軌道を導出するようにすることができる。
【００１８】
また、第１または第２の発明において、前記導出手段は、前記移動距離Ｘｅに対する前記移動距離Ｙｅを設定し、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方を一定値として前記比γ０を変更しながら前記移動距離Ｘｅに対する車体横方向の移動距離ｙｅを繰り返し求め、設定した前記移動距離Ｙｅと求めた前記移動距離ｙｅとの差が所定値以内となったときの前記比γ０に基づいて、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小となる軌道を導出するようにすることができる。
【００１９】
また、第５の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０と、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比と、の積で定められた第１のパラメータと、前記比γ０と、前記移動距離Ｘｅと車体横方向の移動距離Ｙｅとの比と、の積で定められた第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値を最小にするために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値を最小にするために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるための車体合成力の最大値が最小となる車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００２０】
また、第６の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、前記車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１と車体横方向の成分Ｆ２との比γ０と、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比と、の積で定められた第１のパラメータと、前記比γ０と、前記移動距離Ｘｅと車体横方向の移動距離Ｙｅとの比と、の積で定められた第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために車体合成力の最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの、前記比γ０、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’との関係を定めた第１のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ１／ｍの、前記仮定の下での車体合成加速度Ｆ１’／ｍ’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、及び設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるための車体合成力の最大値が最小となる車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記車体合成力ｆを求め、求めた前記車体合成力ｆと車体合成力の最大値との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻の車体合成力を導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００２１】
また、第７の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍまたは車体横方向の成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１または車体横方向の成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方を最小にするために導入した第１の導入パラメータμ１の、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での値μ１’と、の関係を定めた第１のマップ、・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方を最小にするために導入した前記第１の導入パラメータμ１と異なる第２の導入パラメータμ２の、前記仮定の下での値μ２’と、の関係を定めた第２のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’と、の関係を定めた第３のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて、設定した前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方に対して前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小になる車体合成力の最大値の車体前後方向の成分と車体横方向の成分との比γｆを求め、求めた前記比γｆと設定した前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記比γｆを求め、求めた前記比γｆと前記比γ０との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成されている。
また、第８の発明の車両運動制御装置は、車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両の速度を検出する検出手段と、・前記速度方向を車体前後方向として車体合成力の最大値が楕円で制限されている場合において、車体合成加速度の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１／ｍまたは車体横方向の成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、車体横方向の移動距離Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０を用いた第１のパラメータと、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０を用いた前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータと、車体合成力の最大値の車体前後方向の成分Ｆ１または車体横方向の成分Ｆ２の一方を設定した場合に、前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小となる車体合成加速度の方向θの、前記成分Ｆ１／ｍまたは前記成分Ｆ２／ｍ、前記移動距離Ｘｅ、前記移動距離Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた３つが特定値であるとの仮定の下での方向θ’との関係を定めた第１のマップ、並びに・前記第１のパラメータと、前記第２のパラメータと、前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０の、前記仮定の下での比γ０’と、の関係を定めた第２のマップ、を記憶した記憶手段と、前記設定手段で設定された前記移動距離Ｘｅ、前記検出手段で検出された現在の前記速度、設定した前記成分Ｆ１、前記成分Ｆ２、及び前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて、設定した前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の一方に対して前記移動距離Ｘｅ及び前記移動距離Ｙｅで定まる位置及び該位置で前記速度方向になるために前記成分Ｆ１または前記成分Ｆ２の他方が最小になる車体合成力の最大値の車体前後方向の成分と車体横方向の成分との比γｆを求め、求めた前記比γｆと設定した前記成分Ｆ１と前記成分Ｆ２との比γ０との差が所定値以内となるまで、前記移動距離Ｙｅの設定を変更しながら繰り返し前記比γｆを求め、求めた前記比γｆと前記比γ０との差が所定値以内となったときの前記移動距離Ｙｅに基づいて、前記移動距離Ｘｅに対して車体横方向の移動距離Ｙｅが最大となる現在時刻における車体合成力を導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００２２】
また、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を更に含んで構成することができる。
【００２３】
また、操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を含んで構成し、前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記障害物を回避すべき横移動距離を設定し、前記制御手段は、前記導出手段により導出された最大化された移動距離Ｙｅと、前記設定手段で設定された回避すべき横移動距離とを比較し、前記最大化された移動距離Ｙｅの方が小さい場合には、急制動または衝突被害推定値を最小にする制御を行い、前記回避すべき横移動距離の方が小さい場合には、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいた回避制御を行うようにすることができる。
【００２４】
また、前記第１のパラメータ、及び前記第２のパラメータを、各マップの特異点が該マップの縦軸又は横軸と平行になるように変更することができる。
【００２５】
また、前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記車体前後方向の移動距離Ｘｅ及び該移動距離Ｘｅ移動した位置における速度方向を設定し、前記検出手段は、自車両の前記障害物に対する相対速度を検出するようにすることができる。
【００２６】
また、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、ドライバに車両運動状態を報知する報知手段を更に含んで構成することができる。
【００２７】
また、第９の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、第１〜第８の発明の車両運動制御装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、車体合成力の最大値が縦横比の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値を設定して、自車両と所望の位置との距離、自車両の速度により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる軌道及び車体合成力を導出することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両運動制御の概略を示す図である。
【図２】ｘｙ座標の設定を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図４】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図５】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図６】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図７】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図８】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図９】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１０】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１１】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１２】第１の実施の形態の車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】第１の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図１５】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１６】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１７】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１８】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１９】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２０】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２１】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２２】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２３】第２の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２４】第３の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図２５】第３の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２６】第４の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図２７】第５の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２８】第８の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図２９】第８の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３０】第９の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図３１】第１０の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図３２】第１０の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３３】第１１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、車両が走行する道路上の障害物を回避する場合を想定し、障害物の横を通過する位置における速度方向を車体前後方向とする場合について説明する。
【００３１】
第１の実施の形態の車両運動制御装置における車体合成力及び回避軌道の導出の概略について説明する。
【００３２】
図１に示すように、設定したｘｙ座標での時刻ｔ（現在時刻をｔ＝０として、現在時刻からｔ秒後）における車体合成加速度のｘ成分をｕｘ（ｔ）、車体合成加速度のｙ成分をｕｙ（ｔ）、車体合成力の大きさのｘ成分をＦｘ（ｔ）、車体合成力の大きさのｙ成分をＦｙ（ｔ）、車体合成力の方向をθ０（ｔ）、及び自車両の重量をｍとすると、車体合成加速度のｘ成分ｕｘ（ｔ）及びｙ成分ｕｙ（ｔ）は、下記（１）式及び（２）式で示される。また、（１）式及び（２）式を積分して、下記（３）式及び（４）式に示すように、自車両の路面に対する速度のｘ成分ｖｘ（ｔ）、及び速度のｙ成分ｖｙ（ｔ）が得られる。また、（３）式及び（４）式を積分して、下記（５）式及び（６）式に示すように、自車両のｔ秒間の移動距離のｘ成分Ｘ（ｔ）、及び移動距離のｙ成分Ｙ（ｔ）が得られる。このＸ（ｔ）及びＹ（ｔ）により回避軌道が得られる。
【００３３】
【数１】
0005402768.tif 000002
【００３４】
なお、ｘｙ座標は、ｔ＝０における自車両の位置を原点とし、障害物の横を通過する位置における速度方向（車体前後方向）をｘ軸、ｘ軸に直交する軸（車体横方向）をｙ軸として設定する（図２参照）。
【００３５】
そして、現在時刻（ｔ＝０）におけるｘｙ座標上の目標位置を（Ｘｅ，Ｙｅ）、自車両の路面に対する速度をｖｘ（０）＝ｖｘ０、ｖｙ（０）＝ｖｙ０、目標位置及び目標位置における速度方向に到達する時刻をｔｅとした場合に、車体合成力の最大値のｘ成分及びｙ成分を設定して、目標位置までの縦移動距離Ｘｅ（自車両と目標位置との距離のｘ成分）に対する横移動距離Ｙｅ（自車両と目標位置との距離のｙ成分）が最大となるような車体合成加速度ｕｘ（ｔ）及びｕｙ（ｔ）（（１）式、及び（２）式）を、各輪の限界摩擦円の大きさから推定される限界合成力の大きさＦｍａｘ、及び縦移動距離Ｘｅをある値に設定した場面において、ｖｘ０及びｖｙ０をパラメータとするマップを用いて導出する。
【００３６】
なお、縦移動距離Ｘｅ及び縦移動距離Ｘｅに対して最大化された横移動距離Ｙｅで定まる位置が目標位置であり、導出の初期段階で設定する所望の縦移動距離Ｘｅで定まる位置は所望位置と呼ぶ。所望位置においては、横移動距離は不定である。
【００３７】
次に、第１の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【００３８】
まず、ｘ１＝Ｘ（ｔ）、ｘ２＝ｖｘ（ｔ）、x３＝Ｙ（ｔ）、ｘ４＝ｖｙ（ｔ）、ｕ１＝ｕｘ（ｔ）、ｕ２＝ｕｙ（ｔ）とおくと、（１）式及び（２）式の運動方程式は、下記（７）式のような状態方程式に変形できる。なお、Ｔはベクトル及び行列の転置記号である。
【００３９】
【数２】
0005402768.tif 000003
【００４０】
次に、限界合成力の大きさＦｍａｘ及びμ利用率（γ１、γ２）が-既知であると仮定して、横方向の移動距離に−１を掛けた値を最小化する最適制御問題として考える。なお、μ利用率は、車体に与える目標合成力と限界合成力Ｆｍａｘとの比として設定される物理指標であり、γ１が車両前後方向に対するμ利用率、γ２が車両横方向に対するμ利用率である。
【００４１】
ここで、本実施の形態では、車両が発生することができる車体合成力の最大値を、車両前後方向（ｘ軸）を長軸（または短軸）とする楕円で制限し、μ利用率（γ１、γ２）と限界合成力の大きさＦｍａｘとに基づいて、楕円で制限されたｘ成分（楕円の長軸（または短軸）方向）の最大値、及びｙ成分（楕円の短軸（または長軸）方向）の最大値を定める。
【００４２】
目標位置に到達する時刻をｔｅとおけば、評価関数Ｉを下記（８）式で表した場合、下記（９）式で表される終端条件、及び下記（１０）式で表される楕円で制限される車体合成力の大きさに関する入力制約条件の下で、評価関数Ｉを最小化する制御入力を求めよという制御問題に帰着される。
【００４３】
【数３】
0005402768.tif 000004
【００４４】
ここで、特開２００７−２８３９１０号公報等の公知の技術を用いると、下記（１１）式のような制御入力が導出される。
【００４５】
【数４】
0005402768.tif 000005
【００４６】
ただし、ν１及びν２は最適解を求めるために導入した第１の導入パラメータ及び第２の導入パラメータである。また、γ１≠γ２の場合には、θ（ｔ）の値によって車体合成力の大きさが変化することを示しており、（１１）式で示す入力の大きさ｜ｕ（ｔ）｜は時変となる。γ１＝γ２の場合には、（１１）式で示す｜ｕ（ｔ）｜の値は時不変となる。
【００４７】
ここで、下記（１２）式のように変数変換する。
【００４８】
【数５】
0005402768.tif 000006
【００４９】
そして、（７）式に適用して（１）式〜（６）式に従って時間積分し、さらに、Ｙ（ｔｅ）＝Ｙｅとおくと、初期条件及び終端条件により、（１１）式において必要となるｔｅ  、ν１、ν２は、下記（１３）式、（１４）式、及び（１６）式の非線形方程式にｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｆ１、γ０、及びＸｅを代入して解くことにより得られる。また、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大となるときの横移動距離Ｙｅは、（１５）式の関係を満たす。
【００５０】
【数６】
0005402768.tif 000007
【００５１】
この方程式の解を求めるために、低次元化したマップを導出する。まず、（１３）式、（１４）式、及び（１６）式に着眼して、任意の正数ａを導入して下記（１７）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛μ１、μ２、ｔｅ｝及び｛μ１’、μ２’、ｔｅ’｝は、下記（１８）式の関係を満たす。
【００５２】
【数７】
0005402768.tif 000008
【００５３】
（１７）式の最後の式より、ａを下記（１９）式のようにおくと、（１７）式よりｖｘ０’ 及びｖｙ０’は（２０）式のように変形できる。
【００５４】
【数８】
0005402768.tif 000009
【００５５】
この関係より、γ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＸｅ’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってｖｘ０’及びｖｙ０’が求まる。よって、γ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＸｅ’をある値に設定した場合において、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このγ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＸｅ’の値は、マップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【００５６】
ここでは、一例として、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図３に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（１３）式、（１４）式、及び（１６）式に基づいて得られるμ１’の値をマッピングした第１のマップ、μ２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００５７】
そして、これらのマップを用いて｛μ１，μ２，ｔｅ｝を求めるには、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、限界合成力の大きさＦｍａｘとμ利用率γ１とで定まる車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１、及びμ利用率γ１とγ２とで定まるγ０から（２０）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（１８）式及び（１９）式に従って｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を｛μ１，μ２，ｔｅ｝に変換し、（１１）式及び（１２）式に従って入力の時間関数を、（１５）式に従って、所望の縦移動距離Ｘｅに対して最大となる横移動距離Ｙｅを演算する。
【００５８】
ただし、ｖｙ０＜０ の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−μ１’，−μ２’，ｔｅ’｝を求め、−μ１’→ μ１’、−μ２’→ μ２’の処理を行って｛μ１，μ２，ｔｅ｝を得ればよい。
【００５９】
この結果、（１）式〜（６）式の積分計算により、縦移動距離Ｘｅ、及び車両の速度から、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大となる横移動距離最大化回避軌道が導出される。
【００６０】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（２０）式のように定めた場合について説明したが、任意の正数ａを、（１７）式の１番目の式を用いて下記（２１）式のようにおいて、下記（２２）式に示すｖｙ０’を第１のパラメータ、及びＸｅ’を第２のパラメータとし、例えば、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝ｖｘ０’＝１として、図４に示すようなマップを作成することができる。
【００６１】
【数９】
0005402768.tif 000010
【００６２】
また、（２２）式の第２式を下記（２３）式のように変更すると、ａは下記（２４）式のように変形される。そして、（２２）式のｖｙ０’及び（２３）式のＦ１’／ｍ’を第１及び第２のパラメータとし、γ０’＝Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１としてマップを作成してもよい（図５）。
【００６３】
【数１０】
0005402768.tif 000011
【００６４】
また、別のパラメータを用いる場合として、任意の正数ａを、（１７）式の２番目の式を用いて下記（２５）式のようにおいて、下記（２６）式に示すｖｘ０’を第１のパラメータ、及びＸｅ’を第２のパラメータとし、上記と同様に、例えば、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝１、ｖｙ０’＝±１として、図６、７に示すようなマップを作成することができる。ここで、ｖｙ０＞０の場合には、図６に示すマップを用い、ｖｙ０＜０の場合には、図７に示すマップを用いる。
【００６５】
【数１１】
0005402768.tif 000012
【００６６】
また、（２６）式の第２式を下記（２７）式のように変更すると、ａは下記（２８）式のように変形される。そして、（２６）式のｖｘ０及び（２７）式のＦ１’／ｍ’を第１及び第２のパラメータとし、γ０’＝Ｘｅ’＝１、ｖｙ０’＝±１としてするマップを作成してもよい（図８，９）。
【００６７】
【数１２】
0005402768.tif 000013
【００６８】
また、マップの軸の取り方を変更して、特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを用いてもよい。
【００６９】
具体的には、図３に示すマップの軸の取り方を下記（２９）式または（３０）式のように変更し、（２９）式に示すｖｘ０’’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとし、上記と同様に、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１として、図１０に示すようなマップを作成することができる。同様に、（３０）式に示すｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’’を第２のパラメータとし、上記と同様に、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１として、図１１に示すようなマップを作成することができる。
【００７０】
【数１３】
0005402768.tif 000014
【００７１】
このように、特異点のラインが縦軸又は横軸と平行になるようにマップの軸を変更することにより、マップの精度を保ちつつマップを記憶する容量を図３に示したマップに比べて小さく抑えることが容易になる。
【００７２】
さらに、図４のマップの軸の取り方を変更して、下記（３１）式または（３２）式に示すような第１及び第２のパラメータを用いて特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを作成したり、図５のマップの軸の取り方を変更して、下記（３３）式または（３４）式に示すような第１及び第２のパラメータを用いて特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを作成したり、図６及び７のマップの軸の取り方を変更して、下記（３５）式または（３６）式に示すような第１及び第２のパラメータを用いて特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを作成したり、図８及び９のマップの軸の取り方を変更して、下記（３７）式または（３８）式に示すような第１及び第２のパラメータを用いて特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを作成したりしてもよい。
【００７３】
【数１４】
0005402768.tif 000015
【００７４】
以下、上記のマップを用いた第１の実施の形態について詳細に説明する。図１２に示すように、第１の実施の形態の車両運動制御装置には、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段として車両に搭載されたセンサ群、外部環境状態を検出する外部環境検出手段として車両に搭載されたセンサ群、及びこれらのセンサ群からの検出データに基づいて、自車両が運動するように自車両に搭載された車載機器を制御することによって目標位置へ到達するように車両運動を制御する制御装置２０、ドライバに車両運動制御状態を報知する表示装置３０が設けられている。
【００７５】
車両運動制御装置の自車両の走行状態を検出するセンサ群としては、車速を検出する車速センサ１０、操舵角を検出する操舵角センサ１２、及びスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１４が設けられている。また、図示しないＧＰＳ装置からの情報を加えるようにしてもよい。
【００７６】
また、外部環境状態を検出するセンサ群としては、自車両の前方を撮影する前方カメラ１６、及び自車両の前方の障害物を検出するレーザレーダ１８が設けられている。なお、レーザレーダ１８に代えて、又はレーザレーダ１８と共にミリ波レーダを設けるようにしてもよい。また、図示しないＧＰＳ装置からの情報を加えるようにしてもよい。
【００７７】
前方カメラ１６は、車両の前方を撮影するように車両のフロントウインドウ上部等に取り付けられている。前方カメラ１６は、小型のＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラで構成され、自車両の前方の道路状況を含む領域を撮影し、撮影により得られた画像データを出力する。出力された画像データは、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置２０に入力される。なお、カメラとして、前方カメラ１６に加えて、前方赤外線カメラを設けるのが好ましい。赤外線カメラを用いることにより、歩行者を障害物として確実に検出することができる。なお、上記の赤外線カメラに代えて近赤外線カメラを用いることができ、この場合においても同様に歩行者を確実に検出することができる。
【００７８】
レーザレーダ１８は、赤外光パルスを照射する半導体レーザからなる発光素子、赤外光パルスを水平方向に走査する走査装置、及び前方の障害物（歩行者、前方車両等）から反射された赤外光パルスを受光する受光素子を含んで構成され、車両の前方グリル又はバンパに取り付けられている。このレーザレーダ１８では、発光素子から発光された時点を基準として受光素子で受光されるまでの反射赤外光パルスの到達時間に基づいて、自車両から前方の障害物までの距離を検出することができる。レーザレーダ１８で検出された障害物までの距離を示すデータは制御装置２０に入力される。制御装置２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＣＰＵを含むマイクロコンピュータ等で構成され、ＲＯＭには以下で説明する車両運動制御ルーチンのプログラムが記憶されている。
【００７９】
また、制御装置２０は、自車両の操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも１つを制御することによって、目標位置へ到達するように車両運動を制御するための車両搭載機器に接続されている。この車両搭載機器としては、車輪の操舵角を制御するための電動パワーステアリング等の操舵角制御装置２２、ブレーキ油圧を制御することによって制動力を制御する制動力制御装置２４、及び駆動力を制御する駆動力制御装置２６が設けられている。制動力制御装置２４には、制動力を検出する検出センサ２４Ａが取り付けられている。また、制御装置２０には、演算された制御入力の方向θ等を表示することによって車両運動制御情報をドライバに報知する表示装置３０が接続されている。なお、車両運動制御を行なっていることを、ドライバだけでなく車両外部の目標位置方向に向かって報知するようにしてもよい。
【００８０】
操舵角制御装置２２としては、ドライバのステアリングホイール操作に重畳して前輪及び後輪の少なくとも一方の車輪の操舵角を制御する制御手段、ドライバ操作とは機械的に分離され、ステアリングホイールの操作とは独立して前輪及び後輪の少なくとも一方の車輪の操舵角を制御する制御手段（いわゆるステア・バイ・ワイヤ）等を用いることができる。
【００８１】
制動力制御装置２４としては、ドライバ操作とは独立して各車輪の制動力を個別に制御する、いわゆるＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）に用いられる制御装置、ドライバ操作とは機械的に分離され、各車輪の制動力を信号線を介して任意に制御する制御装置（いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤ）等を用いることができる。
【００８２】
駆動力制御装置２６としては、スロットル開度、点火進角の遅角、又は燃料噴射量を制御することによって駆動力を制御する制御装置、変速機の変速位置を制御することによって駆動力を制御する制御装置、トルクトランスファを制御することによって前後方向及び左右方向の少なくとも一方の駆動力を制御する制御装置等を用いることができる。
【００８３】
また、制御装置２０には、制御入力を求めるためのマップを記憶したマップ記憶装置２８が接続されている。第１の実施の形態のマップとしては、図３に示すマップを用いる場合について説明する。なお、他の例として示した図４、図５、図６及び７、図８及び９、図１０、または図１１のいずれかのマップをマップ記憶装置２８に記憶しておき、そのマップを使用してもよい。その場合、マップ記憶装置２８に記憶されたマップに応じた第１のパラメータ及び第２のパラメータを演算して用いるようにする。
【００８４】
また、制御装置２０には、ドライバに警報を発する図示しない警報装置が接続されている。警報装置としては、音や音声によって警報を発する装置、光や視覚的な表示によって警報を発する装置、振動によって警報を発する装置、又は操舵反力のような物理量をドライバに与えてドライバの操作を誘導する物理量付与装置を用いることができる。また、表示装置３０を警報装置として用いるようにしてもよい。
【００８５】
以下、図１３を参照して第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。
【００８６】
ステップ１００で、車速センサ１０等で検出された自車両の走行状態、及びレーザレーダ１８等で検出された外部環境状態に関する検出データを取り込む。次に、ステップ１０２で、取り込んだ検出データに基づいて、車両が走行している道路上の障害物の位置及び大きさを含む環境マップを作成する。
【００８７】
次に、ステップ１０４で、環境マップを用いて障害物を回避して走行するための所望位置及び所望位置における速度方向を設定する。ここでは、所望位置を障害物の横を通過する位置とし、所望位置における速度方向を車体前後方向とする。なお、本実施の形態では、所望位置での車体横方向の距離を最大化した位置が、車両運動制御のための最終的な目標位置となる。
【００８８】
次に、ステップ１０６で、設定された速度方向をｘ軸、ｘ軸に直交する方向をｙ軸、及び車両の現在位置を原点とするｘｙ座標を設定する。すなわち、所望位置における車体前後方向がｘ軸方向となり、所望位置における速度方向のｙ成分は０となる。
【００８９】
次に、ステップ１０８で、上記ステップ１００で走行状態として取り込まれた自車両の速度、及び外部環境状態として取り込まれた自車両と障害物との距離を設定された座標に対応させて変換し、縦移動距離Ｘｅ、速度のｘ成分ｖｘ０、ｙ成分ｖｙ０を演算する。
【００９０】
次に、ステップ１１０で、外部環境及び自車両の構造と状態に基づいて、限界合成力の大きさＦｍａｘ、及び楕円で制限される車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１とｙ成分Ｆ２を設定する。このとき、車体合成力の最大値のμ利用率γ１及びγ２も自ずと定まる。この車体合成力の最大値は、ｘ軸を長軸または短軸とする楕円で制限されている。なお、Ｆ２は、Ｆ２＝γ２Ｆｍａｘであり、これより（１２）式の第２式の関係が導かれる。従って、本ステップにおいて、Ｆ１及びＦ２を設定する代わりに、Ｆ１及びγ０を設定するようにしてもよい。
【００９１】
次に、ステップ１１２で、（２０）式に従って、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算する。次に、ステップ１１４で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、上記ステップ１１０で設定された車体合成力の最大値、並びに上記ステップ１１２で演算された第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離が最大となる軌道、及び車体合成力の時系列データを導出する。
【００９２】
具体的には、第１のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてμ１’を得て、第２のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてμ２’を得て、第３のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてｔｅ’を得る。そして、｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を（１８）式及び（１９）式に従って｛μ１，μ２，ｔｅ｝に変換し、（１１）式及び（１２）式に従って入力の時間関数を、（１５）式に従って最大となる横移動距離Ｙｅを演算する。そして、（１）式〜（６）式に従って、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離が最大となる横移動距離最大軌道が導出される。
【００９３】
次に、ステップ１１６で、上記ステップ１１４で導出された車体合成力の時系列データに従って、横移動距離最大化回避軌道に沿った走行を実現するために必要な各車輪のタイヤ発生力を演算し、各車輪のタイヤ発生力が得られるように操舵角制御装置２２、制動力制御装置２４、及び駆動力制御装置２６の少なくとも１つを制御すると共に、車両運動制御情報を表示装置３０に表示する。また、障害物を回避するように制御する際には無条件で警報装置から警報を発したり、障害物を回避するための車両運動制御を行っていることを表示装置に表示したりすることにより警報を行ってもよい。各車輪のタイヤ発生力が得られるように制御することにより、目的とする車体発生力が得られるように制御することができる。
【００９４】
以上説明したように第１の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分及びｙ成分を設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる軌道及び車体合成力の時系列データを導出することができる。
【００９５】
なお、第１の実施の形態では、Ｆ１及びγ０を用いて車体合成力の向きを求める場合について説明したが、Ｆ２及びγ０を用いて求めてもよい。なぜなら、Ｆ１＝Ｆ２／γ０及びＦ１’＝Ｆ２’／γ０’の関係を、（２０）式などの軸の取り方や（１９）式などのパラメータａに代入すれば、本実施の形態内で示したマップをそのまま適用することができるためである。
【００９６】
また、図１で示したように、車両進行方向に対して左方向に障害物を回避する場合において、横移動距離が最大となるように回避する手法について説明したが、右方向に回避する場合にも適用可能である。自車両の速度のｙ成分をｖｙ０→−ｖｙ０に変換して、マップより｛−μ１’，−μ２’，ｔｅ’｝を求め、−μ１’→ μ１’、−μ２’→ μ２’の処理を行うことで、右方向に対応した｛μ１，μ２，ｔｅ｝を得ることができる。
【００９７】
また、第１の実施の形態では、自車両の路面に対する速度を用いた場合について説明したが、自車両の所望位置に対する相対速度を用いてもよい。このとき、（９）式の終端条件も相対速度になるため、終端速度のｙ成分は相対速度に関して０となる。
【００９８】
また、第１の実施の形態では、導出された車体合成力に基づいて、障害物を回避するための回避制御を行う場合について説明したが、上記ステップ１０２障害物の位置及び大きさを含む環境マップに基づいて回避すべき横移動距離Ｙａが与えられたときに、導出された最大化された横移動距離Ｙｅと比較し、Ｙｅ＜Ｙａの場合には、急制動制御により障害物の手前で車両が停止するように制動力制御装置２４を制御するか、推定される衝突被害が最小化されるように操舵角制御装置２２及び制動力制御装置２４を制御するようにしてもよい。このような制御は、例えば、ＷＯ２００６−０７０８６５記載の技術のような公知の技術を用いることができる。
【００９９】
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なるマップを用いて、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする現在時刻の車体合成力の大きさ及び方向を導出する場合について説明する。なお、第２の実施の形態の車両運動制御装置について、第１の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１００】
ここで、第２の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【０１０１】
まず、第１の実施の形態と同様に、（２０）式まで展開する。そして、一例として、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図１４に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、 及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（１３）式、（１４）式、及び（１６）式に基づいて得られる車体合成加速度の方向θ’の値をマッピングしたマップを作成する。
【０１０２】
そして、このマップを用いて｛θ’｝を求めるには、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１、及びｙ成分Ｆ２から（２０）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛θ’｝をマップから得て、下記（３９）式により、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離を最大にする現在時刻の車体合成力の大きさ及び向きが得られる。
【０１０３】
【数１５】
0005402768.tif 000016
【０１０４】
ただし、ｖｙ０＜０ の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−θ’｝を求め、−θ’→θ’の処理を行ってθを得ればよい。
【０１０５】
また、θ’のマップと併せて、図１４の破線内のマップのように、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝１とした場合のＹｅ’を求めるマップを作成しておいてもよい。このマップから得られるＹｅ’を、下記（４０）式により変換して縦移動距離Ｙｅを求めてもよい。
【０１０６】
【数１６】
0005402768.tif 000017
【０１０７】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（２０）式のように定めた場合について説明したが、第１の実施の形態と同様に、（２２）式に示すｖｙ０’を第１のパラメータ及びＸｅ’を第２のパラメータとし、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝ｖｘ０’＝１とした場合のマップを作成してもよい（図１５）。この場合において、上記と同様にＹｅ’を求めるマップも用いる場合には、下記（４１）式によりマップから求めたＹｅ’をＹｅに変換することができる。
【０１０８】
また同様に、（２２）式に示すｖｙ０’を第１のパラメータ及び（２３）式に示すＦ１’／ｍ’を第２のパラメータとし、γ０’＝ｖｘ０’＝Ｘｅ’＝１とした場合のマップを作成してもよい（図１６）。この場合において、上記と同様にＹｅ’を求めるマップも用いる場合には、（４０）式によりマップから求めたＹｅ’をＹｅに変換することができる。
【０１０９】
また同様に、（２６）式に示すｖｘ０’を第１のパラメータ及びＸｅ’を第２のパラメータとし、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝１、ｖｙ０’＝±１とした場合のマップを作成してもよい（図１７、１８）。この場合において、上記と同様にＹｅ’を求めるマップも用いる場合には、（４２）式によりマップから求めたＹｅ’をＹｅに変換することができる。
【０１１０】
また同様に、（２６）式に示すｖｘ０’を第１のパラメータ、及び（２７）式に示すＦ１’／ｍ’を第２のパラメータとし、γ０’＝Ｘｅ’＝１、ｖｙ０’＝±１とした場合のマップを作成してもよい（図１９、２０）。この場合において、上記と同様にＹｅ’を求めるマップも用いる場合には、（４０）式によりマップから求めたＹｅ’をＹｅに変換することができる。
【０１１１】
【数１７】
0005402768.tif 000018
【０１１２】
また、第１の実施の形態でマップの軸の取り方を変更した手法と同様の手法により、特異点のラインが縦軸又は横軸と平行になるようにマップの軸の取り方を変更したマップを作成してもよい。例えば、図１４に示すマップの軸の取り方を（２９）式のように変更した場合のマップを図２１に、（３０）式のように変更した場合のマップを図２３に示す。
【０１１３】
以下、図２３を参照して第２の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、図１４に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１１４】
ステップ１００〜ステップ１１２で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を得る。
【０１１５】
次に、ステップ２００で、マップ記憶装置２８に記憶されたマップを読み出し、上記ステップ１１０で設定された車体合成力の最大値、並びに上記ステップ１１２で演算された第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大になるための現在時刻の車体合成力を導出する。
【０１１６】
具体的には、θ’のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいて車体合成加速度の向きθ’を得て、（３９）式により縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大となる現在時刻の車体合成力が導出される。
【０１１７】
以上説明したように第２の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分及びｙ成分を設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる現在時刻の車体合成力を導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０１１８】
次に、第３の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第３の実施の形態では、障害物を回避するための縦移動距離が最短となる車体合成力を求めるマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明する。なお、第３の実施の形態の車両運動制御装置について、第１または第２の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１１９】
第３の実施の形態では、図１のような場面において、回避すべき横移動距離Ｙｅが与えられ、また評価関数Ｉを下記（４３）式で表した場合、下記（４４）式で表される終端条件、及び（１０）式で表される楕円で制限される車体合成力の大きさに関する入力制約条件の下で、評価関数Ｉを最小化する制御入力を求めよという制御問題に帰着される。
【０１２０】
【数１８】
0005402768.tif 000019
【０１２１】
ここで、特開２００７−２８３９１０号公報等の公知の技術を用いると、下記（４５）式のような制御入力が導出される。
【０１２２】
【数１９】
0005402768.tif 000020
ここで、下記（４６）式のように変数変換する。
【０１２３】
【数２０】
0005402768.tif 000021
【０１２４】
すると、（４５）式において必要となるｔｅ、ν１、ν２は、下記（４７）式〜（４９）式の非線形方程式にｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｆ１、γ０、及びＹｅを代入してμ１、μ２、ｔｅを解くことにより得られる。また、設定された横移動距離Ｙｅに対して縦移動距離が最短となるときの最短距離Ｘｓは、（５０）式の関係を満たす。
【０１２５】
【数２１】
0005402768.tif 000022
【０１２６】
この方程式の解を求めるために、低次元化したマップを導出する。まず、（４７）式〜（４９）式に着眼して、任意の正数ａを導入して下記（５１）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛μ１、μ２、ｔｅ｝及び｛μ１’、μ２’、ｔｅ’｝は、（１８）式の関係を満たす。
【０１２７】
【数２２】
0005402768.tif 000023
【０１２８】
（５１）式の最後の式より、ａを下記（５２）式のようにおくと、（５１）式よりｖｘ０’ 及びｖｙ０’は下記（５３）式のように変形できる。
【０１２９】
【数２３】
0005402768.tif 000024
【０１３０】
この関係より、γ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＹｅ’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってｖｘ０’及びｖｙ０’が求まる。よって、γ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＹｅ’をある値に設定した場合において、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このγ０’、Ｆ１’／ｍ’及びＹｅ’の値は、マップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【０１３１】
ここでは、一例として、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図２４に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（４７）式〜（４９）式に基づいて得られるμ１’の値をマッピングした第１のマップ、μ２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【０１３２】
そして、これらのマップを用いて｛μ１，μ２，ｔｅ｝を求めるには、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、限界合成力の大きさＦｍａｘとμ利用率γ１とで定まる車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１、及びμ利用率γ１とγ２とで定まるγ０から（５３）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（１８）式及び（５２）式に従って｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を｛μ１，μ２，ｔｅ｝に変換し、（４５）式及び（４６）式に従って入力の時間関数を、（５０）式に従って最短の縦移動距離Ｘｓを演算する。
【０１３３】
ただし、Ｙｅ＜０の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−μ１’，−μ２’，ｔｅ’｝を求め、−μ１’→ μ１’、−μ２’→ μ２’の処理を行って｛μ１，μ２，ｔｅ｝を得ればよい。
【０１３４】
この結果、（１）式〜（６）式の積分計算により、横移動距離Ｙｅ、及び車両の速度から、横移動距離Ｙｅに対して縦移動距離が最短となる最短回避軌道が導出される。
【０１３５】
次に、図２５を参照して第３の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、図２４に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１３６】
ステップ１００〜ステップ１１０を経て、ステップ３００で、横移動距離Ｙｅに任意の値を設定する。例えば、上記ステップ１０２で作成した環境マップを用いて、障害物の横を通過する位置のｙ成分を横移動距離Ｙｅとしたり、そのｙ成分に予め定めた距離を加算した距離を横移動距離Ｙｅとしたりすることができる。
【０１３７】
次に、ステップ１１２で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算する。
【０１３８】
次に、ステップ３０２で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、上記ステップ３００で設定した横移動距離Ｙｅに対して縦移動距離が最短となる最短縦移動距離Ｘｓを導出する。
【０１３９】
次に、ステップ３０４で、上記ステップ３０２で導出された横移動距離Ｙｅに対する最短縦移動距離Ｘｓと上記ステップ１０８で演算された縦移動距離Ｘｅとが等しくなったか否かを判定する。Ｘｓ＝Ｘｅの場合には、ステップ３０８へ移行し、Ｘｓ≠Ｘｅの場合には、ステップ３０６へ移行する。なお、ここでは、Ｘｓ＝Ｘｅか否かを判定する場合について説明するが、ＸｓとＸｅとが等しい場合だけでなく、ＸｓとＸｅとの差が所定値（例えば、Ｘｅの５％等）以下の場合も肯定判定されるようにしてもよい。
【０１４０】
ステップ３０６では、Ｙｅの値をＸｓがＸｅに近づくように修正する。そして、ステップ３０４でＸｓ＝Ｘｅと判定されるまで、ステップ３０２〜ステップ３０６の処理を繰り返す。
【０１４１】
ステップ３０８では、Ｘｓ＝Ｘｅと判定されたときのＹｅの値を用いて上記ステップ３０２で得られた｛μ１，μ２，ｔｅ｝の値を（４５）式及び（４６）式に適用して、制御入力である車体合成加速度を得る。また、（１）式〜（６）式に従って、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離Ｙｅが最大となる車体合成力の時系列データ及び横移動距離最大化回避軌道が導出される。
【０１４２】
以上説明したように第３の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の横移動距離に対する縦移動距離を最短にするマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し縦移動距離を求めて、求めた縦移動距離と障害物までの距離のｘ成分との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる軌道及び車体合成力の時系列データを導出することができる。
【０１４３】
次に、第４の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、障害物を回避するための縦移動距離が最短となる車体合成力を求めるマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第４の実施の形態では、第３の実施の形態とは異なる縦移動距離が最短となる車体合成力を求めるマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする現在時刻の車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第４の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第３の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１４４】
ここで、第４の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【０１４５】
まず、第３の実施の形態と同様に、（５３）式まで展開する。そして、一例として、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図２６に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、 及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（４７）式〜（４９）式に基づいて得られる車体合成加速度の方向θ’及び最短縦移動距離Ｘｓ’の値をマッピングしたマップを作成する。
【０１４６】
そして、このマップを用いて｛θ’，Ｘｓ’｝を求めるには、γ０’＝Ｆ１’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１、及びｙ成分Ｆ２から（５３）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛θ’，Ｘｓ’｝をマップから得て、（３９）式により、横移動距離Ｙｅに対して縦移動距離を最短にする現在時刻の車体合成力の大きさ及び向きが得られ、また下記（５４）式によりＸｓが得られる。
【０１４７】
ただし、Ｙｅ＜０の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−θ’｝を求め、−θ’→θ’の処理を行ってθを得ればよい。
【０１４８】
【数２４】
0005402768.tif 000025
【０１４９】
次に、第４の実施形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。第４の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンは、第３の実施の形態における車両運動制御ルーチン（図２５）のステップ３０２で用いるマップ（例えば、図２６のマップ）が異なる点、及びステップ３０８で（３９）式に従って現在時刻の車体合成力大きさ及び向きを導出する点が異なり、他の処理は第３の実施の形態における車両運動制御ルーチンと同様である。
【０１５０】
以上説明したように第４の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の横移動距離に対する縦移動距離を最短にするマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し縦移動距離を求めて、求めた縦移動距離と障害物までの距離のｘ成分との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる現在時刻の車体合成力を導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０１５１】
次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態では、回避すべき横移動距離を設定した場合において、第１または第２の実施の形態で説明したマップを用いて、縦移動距離の設定を修正しながら収束演算を行い、マップから求めた横移動距離と設定された横移動距離との差が所定値以下となったときに設定された縦移動距離に基づいて、回避すべき横移動距離に対する縦移動距離を最短にする最短回避軌道及び車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第５の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第４の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１５２】
図２７を参照して第５の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１〜第４の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態では、第１及び第２の実施の形態で示したマップを用いることができるが、ここでは、図３に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１５３】
ステップ１００〜ステップ１０６を経て、ステップ４００で、上記ステップ１００で走行状態として取り込まれた自車両の速度、及び外部環境状態として取り込まれた自車両と障害物との距離を設定された座標に対応させて変換し、横移動距離Ｙｅ、速度のｘ成分ｖｘ０、ｙ成分ｖｙ０を演算する。
【０１５４】
次に、ステップ１１０で、楕円で制限された車体合成力の最大値を設定し、次に、ステップ４０２で、縦移動距離Ｘｅに任意の値を設定する。例えば、上記ステップ１０２で作成した環境マップを用いて、自車両と障害物との距離のｘ成分の値を設定することができる。
【０１５５】
次に、ステップ１１２で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算する。
【０１５６】
次に、ステップ４０４で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、上記ステップ４０２で設定した縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大となる横移動距離ｙｅを導出する。
【０１５７】
次に、ステップ４０６で、上記ステップ４０４で導出された横移動距離ｙｅと上記ステップ４００で演算された横移動距離Ｙｅとが等しくなったか否かを判定する。ｙｅ＝Ｙｅの場合には、ステップ４１０へ移行し、ｙｅ≠Ｙｅの場合には、ステップ４０８へ移行する。なお、ここでは、ｙｅ＝Ｙｅか否かを判定する場合について説明するが、ｙｅとＹｅとが等しい場合だけでなく、ｙｅとＹｅとの差が所定値（例えば、Ｙｅの５％等）以下の場合も肯定判定されるようにしてもよい。
【０１５８】
ステップ４０８では、Ｘｅの値をｙｅがＹｅに近づくように修正する。そして、ステップ４０６でｙｅ＝Ｙｅと判定されるまで、ステップ４０４〜ステップ４０８の処理を繰り返す。
【０１５９】
ステップ４１０では、ｙｅ＝Ｙｅと判定されたときのＸｅの値を用いて上記ステップ４０４で得られた｛μ１，μ２，ｔｅ｝の値を（１１）式及び（１２）式に適用して、制御入力である車体合成加速度を得る。また、（１）式〜（６）式に従って、横移動距離に対する縦移動距離が最短となる車体合成力の時系列データ及び最短回避軌道が導出される。
【０１６０】
次に、第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態では、自車両の目標位置を設定した場合において、第１または第２の実施の形態で説明したマップを用いて、車体合成力の最大値の設定を修正しながら収束演算を行い、マップから求めた横移動距離と目標位置に基づいた横移動距離との差が所定値以下となったときに設定された車体合成力の最大値に基づいて、目標位置と速度方向に対して車体合成力の最大値を最小化する最適軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明する。
【０１６１】
第６の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて、図２７に示す第５の実施の形態の車両運動制御ルーチンと異なる点について説明する。
【０１６２】
ステップ４００では、縦移動距離Ｘｅも演算する。ステップ４０２の処理は行わず、ステップ４０４で、上記ステップ４００で演算されたＸｅに対して横移動距離が最大となる横移動距離ｙｅを導出する。ステップ４０８では、上記ステップ１１０で設定した車体合成力の最大値の値をｙｅがＹｅに近づくように修正する。
【０１６３】
次に、第７の実施の形態について説明する。第７の実施の形態では、目標位置及び車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１またはｙ成分Ｆ２の一方を設定した場合において、第１または第２の実施の形態で説明したマップを用いて、Ｆ１またはＦ２の他方の設定を修正しながら収束演算を行い、マップから求めた横移動距離と目標位置に基づいた横移動距離との差が所定値以下となったときに設定されたＦ１またはＦ２の一方に基づいて、Ｆ１またはＦ２の他方を最小化する最適軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明する。
【０１６４】
第７の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて、図２７に示す第５の実施の形態の車両運動制御ルーチンと異なる点について説明する。
【０１６５】
ステップ４００では、自車両と障害物との距離のｘ成分Ｘｅも演算する。ステップ１１０では、Ｆ１またはＦ２の一方を設定する。ステップ４０２の処理は行わず、ステップ４０４で、上記ステップ４００で演算されたＸｅに対して横移動距離が最大となる横移動距離ｙｅを導出する。ステップ４０８では、上記ステップ１１０で設定したＦ１またはＦ２の一方を一定値としてＦ１とＦ２との比γ０をｙｅがＹｅに近づくように修正する。
【０１６６】
次に、第８の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大になる車体合成力を導出するためのマップを用いて、また第３の実施の形態では、縦移動距離を最短にする車体合成力を導出するためのマップを用いて、車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第８の実施の形態では、第１及び第３の実施の形態のマップとは異なり、車体合成力の最大値を最小化するマップを用いて、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大になる車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第８の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第７の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１６７】
ここで、第８の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【０１６８】
車体合成力の最大値を最小化する最適制御は、車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１及びｙ成分Ｆ２が既知であると仮定して、第３の実施の形態と同様に、（７）式、（４３）式、（４４）式、及び（１０）式で定式化でき、その制御入力は（４５）式として導出される。ここでは、縦移動距離Ｘｅ、横移動距離Ｙｅ、及び車体合成力の最大値の縦横比γ０を設定して、最小化されたＩが既知の距離のｘ成分Ｘｅと等しくなるようなＦ１を求めれば、結果的に車体合成力の最大値が最小となる最適軌道が導出されることを示している。よって、ｘ１（ｔｅ）＝Ｘｅの関係を導入することにより、Ｘｓ→Ｘｅに変換された非線型方程式（４６）式〜（５０）式から（４５）式で必要となるμ１、μ２、ｔｅが求まる。ここでは、限界合成力の大きさＦｍａｘ、縦移動距離Ｘｅ、横移動距離Ｙｅ、及び車体合成力の最大値の縦横比γ０（γ２／γ１）が既知であるとして、（４７）式〜（５０）式を満足するＦ１、μ１、μ２、ｔｅを求めることで、γ１及びγ２が得られる。これは、最小化されたＩとＸｅとが等しくなるようなγ１Ｆｍａｘ及びγ２Ｆｍａｘが求められることを意味し、結果的に、予め与えられた車体合成力の最大値の縦横比γ０に対して、車体合成力の最大値が最小化される最適軌道が得られる。従って、Ｘｓ→Ｘｅに変換された（４７）式〜（５０）式に対して、ｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、Ｙｅ、及びγ０を代入して、Ｆ１、μ１、μ２、ｔｅを求めることを考える。
【０１６９】
まず、（４７）式を下記（５５）式のように変形する。
【０１７０】
【数２５】
0005402768.tif 000026
【０１７１】
（５５）式を（４８）式〜（５０）式へ代入して、下記（５６）式〜（５８）式を得る。
【０１７２】
【数２６】
0005402768.tif 000027
【０１７３】
ここで、任意の正数ａを導入して下記（５９）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛μ１、μ２、ｔｅ｝及び｛μ１’、μ２’、ｔｅ’｝は、（１８）式の関係を満たす。
【０１７４】
【数２７】
0005402768.tif 000028
【０１７５】
（５９）式の最後の式より、ａを下記（６０）式のようにおくと、（５９）式よりｖｙ０’及びＹｅ’は下記（６１）式のように変形できる。
【０１７６】
【数２８】
0005402768.tif 000029
【０１７７】
この関係より、γ０’、ｖｘ０’及びＸｅ’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってｖｙ０’及びＹｅ’が求まる。よって、γ０’、ｖｘ０’及びＸｅ’をある正数に設定した場合において、ｖｙ０’を第１のパラメータ、及びＹｅ’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このγ０’、ｖｘ０’及びＸｅ’の値はマップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【０１７８】
マップの作成は、第１の実施の形態と同様の手法で、図２８に示すように、例えば、γ０’＝ｖｘ０’＝Ｘｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。
【０１７９】
そして、これらのマップから｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を得て、（１８）式及び（６０）式により｛μ１，μ２，ｔｅ｝に変換して、（４５）式及び（４６）式に代入して、入力の時間関数が得られる。また、（５５）式に代入して得られるＦ１と、既知のＦｍａｘ及びγ０を用いて、車体合成力の最大値が最小となるγ１及びγ２が得られる。
【０１８０】
次に、図２９を参照して第８の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１〜第７の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、図２８に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１８１】
ステップ１００〜ステップ１０８を経て、ステップ１１０で、車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１及びｙ成分Ｆ２を設定する。これにより、同時に車体合成力の最大値の縦横比γ０が定まる。
【０１８２】
次に、ステップ３００で、横移動距離Ｙｅに任意の距離に設定し、次に、ステップ１１２で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算する。
【０１８３】
次に、ステップ５００で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、上記ステップ１０８で演算したＸｅ及び上記ステップ３００で設定したＹｅで定まる目標位置及び上記ステップ１１０で定まるγ０に対して、車体合成力の最大値のｘ成分ｆ１を導出する。
【０１８４】
次に、ステップ５０２で、上記ステップ５００で導出された車体合成力ｆ１と上記ステップ１１０で設定した車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１とが等しくなったか否かを判定する。ｆ１＝Ｆ１の場合には、ステップ５０４へ移行し、ｆ１≠Ｆ１の場合には、ステップ３０６へ移行する。なお、ここでは、ｆ１＝Ｆ１か否かを判定する場合について説明するが、ｆ１とＦ１とが等しい場合だけでなく、ｆ１とＦ１との差が所定値（例えば、Ｆ１の５％等）以下の場合も肯定判定されるようにしてもよい。
【０１８５】
ステップ３０６では、上記ステップ３００で設定した横移動距離Ｙｅをｆ１がＦ１に近づくように修正する。そして、ステップ５０４でｆ１＝Ｆ１と判定されるまで、ステップ５００、５０２及び３０６の処理を繰り返す。
【０１８６】
ステップ５０４では、ｆ１＝Ｆ１と判定されたときのＹｅの値を用いて上記ステップ５００で得られた｛μ１，μ２，ｔｅ｝の値を（４５）式及び（４６）式に適用して、制御入力である車体合成加速度を得る。また、（１）式〜（６）式に従って、縦移動距離に対する横移動距離が最大となる車体合成力の時系列データ及び横移動距離最大化回避軌道が導出される。
【０１８７】
以上説明したように第８の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の車体合成力の最大値を最小化するマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し車体合成力の最大値のｘ成分ｆ１を求めて、求めたｆ１と設定された車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる軌道及び車体合成力の時系列データを導出することができる。
【０１８８】
なお、（４６）式の第１式の代わりにＦ１＝Ｆ２／γ０を（４７）〜（５０）式に代入して、Ｘｓ→Ｘｅに変化した非線型方程式を用いて同様の流れで式展開を行い、｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝に関するマップを作成してもよい。この場合、繰り返し求められる車体合成力の最大値のｙ成分ｆ２と設定された車体合成力のｙ成分Ｆ２との差が所定値以下となるような収束演算を導入する。
【０１８９】
次に、第９の実施の形態について説明する。第８の実施の形態では、最大値が最小となる車体合成力を求めるためのマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第９の実施の形態では、第８の実施の形態とは異なるマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする現在時刻の車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第９の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第８の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１９０】
ここで、第９の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【０１９１】
まず、第８の実施の形態と同様に、（６１）式まで展開する。そして、一例として、ｖｘ０’＝Ｘｅ’＝１ とした場合のｖｙ０’及びＹｅ’に関するマップを作成する。図３０に示すように、ｖｙ０’を第１のパラメータ、 及びＹｅ’を第２のパラメータとして、上記（５５）式〜（５８）式、（４５）式、及び（４６）式に基づいて得られる車体合成力の方向θ’の値をマッピングした第１のマップ、及びＦ１’／ｍ’の値をマッピングした第２のマップを作成する。
【０１９２】
そして、これらのマップを用いて｛θ，Ｆ１／ｍ｝を求めるには、ｖｘ０’＝Ｘｅ’＝１、既知のγ０、ｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（６１）式に従って第１のパラメータｖｙ０’及び第２のパラメータＹｅ’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛θ’，Ｆ１’／ｍ’｝を各マップから得て、（５５）式、（１８）式、及び（６０）式の関係から得られる下記（６２）式に従ってＦ１を演算する。そして、（３９）式を適用すれば、現在時刻の車体合成加速度が得られる。
【０１９３】
【数２９】
0005402768.tif 000030
【０１９４】
この結果、縦移動距離Ｘｅ、横移動距離Ｙｅ、及び自車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる現在時刻での車体合成力が導出される。
【０１９５】
次に、第９の実施形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。第９の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンは、第８の実施の形態における車両運動制御ルーチン（図２９）のステップ５００で用いるマップ（例えば、図３０のマップ）が異なる点、及びステップ５０４で（３９）式に従って現在時刻の車体合成力大きさ及び向きを導出する点が異なり、他の処理は第９の実施の形態における車両運動制御ルーチンと同様である。
【０１９６】
以上説明したように第９の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の車体合成力の最大値を最小化するマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し車体合成力の最大値のｘ成分ｆ１を求めて、求めたｆ１と設定された車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる現在時刻の車体合成力の大きさ及び向きを導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０１９７】
なお、（４６）式の第１式の代わりにＦ１＝Ｆ２／γ０を（４７）〜（５０）式に代入して、Ｘｓ→Ｘｅに変換した非線型方程式を用いて同様の流れで式展開を行い、｛θ’，Ｆ１’／ｍ’｝に関するマップを作成してもよい。
【０１９８】
次に、第１０の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大になる車体合成力を導出するためのマップを用いて、また第３の実施の形態では、縦移動距離を最短にする車体合成力を導出するためのマップを用いて、さらに第８の実施の形態では、最大値を最小にする車体合成力を導出するためのマップを用いて、車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第１０の実施の形態では、車体合成力の最大値のｘ成分またはｙ成分の一方を与えた場合に、他方を最小化するマップを用いて、縦移動距離Ｘｅに対して横移動距離が最大になる車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第１０の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第９の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１９９】
ここで、第１０の実施の形態で用いられるマップについて説明する。ここでは、車体合成力の最大値のｘ成分を与え、ｙ成分を最小化する場合を考える。
【０２００】
車体合成力の最大値のｙ成分を最小化する最適制御は、第３の実施の形態と同様に、（７）式、（４３）式、（４４）式、及び（１０）式で定式化でき、その制御入力は（４５）式として導出される。ここでは、限界合成力の大きさＦｍａｘ、縦移動距離Ｘｅ、横移動距離Ｙｅ、及び車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１が既知であるとして、（４７）式〜（５０）式を満足するγ０、μ１、μ２、ｔｅを求めることでγ２が得られる。
【０２０１】
まず、（４８）式を下記（６３）式のように変形する。
【０２０２】
【数３０】
0005402768.tif 000031
【０２０３】
（６３）式を（４７）式、（４９）式及び（５０）式へ代入して、下記（６４）式〜（６６）式を得る。
【０２０４】
【数３１】
0005402768.tif 000032
【０２０５】
ここで、任意の正数ａを導入して下記（６７）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛μ１、μ２、ｔｅ｝及び｛μ１’、μ２’、ｔｅ’｝は、（１８）式の関係を満たす。
【０２０６】
【数３２】
0005402768.tif 000033
【０２０７】
（６７）式の最後の式より、ａを下記（６８）式のようにおくと、（６７）式よりｖｘ０’及びｖｙ０’は下記（６９）式のように変形できる。
【０２０８】
【数３３】
0005402768.tif 000034
【０２０９】
この関係より、Ｆ１’／ｍ’、Ｘｅ’及びＹｅ’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってｖｘ０’及びｖｙ０’が求まる。よって、Ｆ１’／ｍ’、Ｘｅ’及びＹｅ’をある値に設定した場合において、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このＦ１’／ｍ’、Ｘｅ’及びＹｅ’の値はマップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【０２１０】
マップの作成は、第１の実施の形態と同様の手法で、図３１に示すように、例えば、Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝Ｙｅ’＝１とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。
【０２１１】
そして、これらのマップから｛μ１’，μ２’，ｔｅ’｝を得て、（１８）式及び（６８）式により｛μ１，μ２，ｔｅ｝に変換して、（６３）式よりγ０を求める。そして、（４５）式及び（４６）式に代入して、入力の時間関数が得られる。
【０２１２】
次に、図３２を参照して第１０の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１〜第９の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、図３１に示すマップを用いる場合について説明する。
【０２１３】
ステップ１００〜ステップ１０８を経て、次に、ステップ１１０で、車体合成力の最大値のｘ成分Ｆ１及びｙ成分Ｆ２を設定する。これにより、同時に車体合成力の最大値の縦横比γ０が定まる。
【０２１４】
次に、ステップ１１２で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、次に、ステップ６０４で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、目標位置として上記ステップ１０８で演算したＸｅ及び上記ステップ３００で設定したＹｅで定まる位置を設定した場合における車体合成力の最大値のｙ成分を最小化する車体合成力の縦横比γｆを導出する。
【０２１５】
次に、ステップ６０６で、上記ステップ６０４で導出した縦横比γｆと上記ステップ６００で設定した車体合成力の最大値の縦横比γ０とが等しくなったか否かを判定する。γｆ＝γ０の場合には、ステップ５０４へ移行し、γｆ≠γ０の場合には、ステップ３０６へ移行する。なお、ここでは、γｆ＝γ０か否かを判定する場合について説明するが、γｆとγ０とが等しい場合だけでなく、γｆとγ０との差が所定値（例えば、γ０の５％等）以下の場合も肯定判定されるようにしてもよい。
【０２１６】
ステップ３０６では、上記ステップ３００で設定した横移動距離Ｙｅをγｆがγ０に近づくように修正する。そして、ステップ６０６でγｆ＝γ０と判定されるまで、ステップ６０４、６０６及び３０６の処理を繰り返す。
【０２１７】
ステップ５０４では、γｆ＝γ０と判定されたときのＹｅの値を用いて上記ステップ６０４で得られた｛μ１，μ２，ｔｅ｝の値を（４５）式及び（４６）式に適用して、制御入力である車体合成加速度を得る。また、（１）式〜（６）式に従って、縦移動距離に対する横移動距離が最大となる車体合成力の時系列データ及び横移動距離最大化回避軌道が導出される。
【０２１８】
以上説明したように第１０の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の車体合成力の最大値のｙ成分を最小化するマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し車体合成力の縦横比γｆを求めて、求めたγｆと設定された縦横比γ０との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる軌道及び車体合成力の時系列データを導出することができる。
【０２１９】
次に、第１１の実施の形態について説明する。第１０の実施の形態では、車体合成力の最大値のｘ成分またはｙ成分の一方が最小となる車体合成力を求めるためのマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする横移動距離最大化回避軌道及び車体合成力の時系列データを導出する場合について説明したが、第１１の実施の形態では、第１０の実施の形態とは異なるマップを用いて収束演算を行うことにより、車体合成力の最大値とその縦横比が与えられた場合に、縦移動距離Ｘｅに対する横移動距離を最大にする現在時刻の車体合成力を導出する場合について説明する。なお、第１１の実施の形態の車両運動制御装置について、第１〜第１０の実施の形態の車両運動制御装置と同一の構成及び処理については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０２２０】
ここで、第１１の実施の形態ので用いられるマップについて説明する。
【０２２１】
まず、第１０の実施の形態と同様に、（６９）式まで展開する。そして、一例として、Ｆ１’／ｍ’＝Ｘｅ’＝Ｙｅ’＝１ とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図３３に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、 及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（６３）式〜（６６）式、（４５）式、及び（４６）式に基づいて得られる車体合成力の方向θ’の値をマッピングした第１のマップ、及びγ０’の値をマッピングした第２のマップを作成することができる。
【０２２２】
そして、車体合成加速度のｙ成分の大きさを下記（７０）式で求めて、（３９）式に適用することにより、現在時刻のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、Ｙｅ及びＦ１に対して、目標位置と目標位置における速度方向に到達する際に、車体合成力の最大値のｙ成分を最小にする現在時刻の車体合成力の大きさと向きが得られる。
【０２２３】
【数３４】
0005402768.tif 000035
【０２２４】
次に、第１１の実施形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。第１１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンは、第１０の実施の形態における車両運動制御ルーチン（図３２）のステップ６０４で用いるマップ（例えば、図３３のマップ）が異なる点、及びステップ５０４で（３９）式に従って現在時刻の車体合成力大きさ及び向きを導出する点が異なり、他の処理は第１０の実施の形態における車両運動制御ルーチンと同様である。
【０２２５】
以上説明したように第１１の実施の形態の車両運動制御装置によれば、車体合成力の最大値が縦横比γ０の楕円で制限される場合において、車体合成力の最大値のｘ成分、ｙ成分、及び横移動距離Ｙｅを設定して、縦移動距離Ｘｅ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０、及びｙ成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成の車体合成力の最大値のｙ成分を最小化するマップを用いて、横移動距離Ｙｅの設定を修正しながら繰り返し車体合成力の縦横比γｆを求めて、求めたγｆと設定された縦横比γ０との差が所定値以下になったときの横移動距離Ｙｅに基づいて、所望の縦移動距離及び速度方向に対する横移動距離が最大となる現在時刻の車体合成力の大きさ及び向きを導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０２２６】
なお、第１０及び第１１の実施の形態では、車体合成力の最大値のｘ成分を設定した場合に、ｙ成分を最小化するマップを用いたが、同様の手法により車体合成力の最大値のｙ成分を設定した場合に、ｘ成分を最小化するマップを作成して用いてもよい。
【０２２７】
また、上記第３〜第１１の実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様の手法により、導入した任意の正数ａの取り方を変えたり、Ｆ１’／ｍ’、ｖｙ０’、ｖｘ０’、Ｘｅ’、及びＹｅ’のそれぞれに着目して式を変形したりして、第１のパラメータ及び第２のパラメータを求めることができる。それぞれ得られた第１のパラメータ及び第２のパラメータに応じて、Ｆ１’／ｍ’、ｖｙ０’、ｖｘ０’、Ｘｅ’、及びＹｅ’の内必要な値に任意の値を設定してマップを作成することができる。また、第１の実施の形態でマップの軸の取り方を変更した手法と同様の手法により、特異点のラインが縦軸又は横軸と平行になるように各マップの軸の取り方を変更したマップを作成することもできる。
【０２２８】
また、上記第２〜第１１の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、Ｆ１及びγ０を用いるのではなく、Ｆ２及びγ０を用いて式展開を行い、各実施の形態で示したマップを適用してもよい。
【符号の説明】
【０２２９】
１０   車速センサ
１２   操舵角センサ
１４   スロットル開度センサ
１６   前方カメラ
１８   レーザレーダ
２０   制御装置
２２   操舵角制御装置
２４   制動力制御装置
２６   駆動力制御装置
２８   マップ記憶装置
３０   表示装置
【図１】
0005402768.tif 000036
【図２】
0005402768.tif 000037
【図１２】
0005402768.tif 000038
【図１３】
0005402768.tif 000039
【図２３】
0005402768.tif 000040
【図２５】
0005402768.tif 000041
【図２７】
0005402768.tif 000042
【図２９】
0005402768.tif 000043
【図３２】
0005402768.tif 000044
【図３】
0005402768.tif 000045
【図４】
0005402768.tif 000046
【図５】
0005402768.tif 000047
【図６】
0005402768.tif 000048
【図７】
0005402768.tif 000049
【図８】
0005402768.tif 000050
【図９】
0005402768.tif 000051
【図１０】
0005402768.tif 000052
【図１１】
0005402768.tif 000053
【図１４】
0005402768.tif 000054
【図１５】
0005402768.tif 000055
【図１６】
0005402768.tif 000056
【図１７】
0005402768.tif 000057
【図１８】
0005402768.tif 000058
【図１９】
0005402768.tif 000059
【図２０】
0005402768.tif 000060
【図２１】
0005402768.tif 000061
【図２２】
0005402768.tif 000062
【図２４】
0005402768.tif 000063
【図２６】
0005402768.tif 000064
【図２８】
0005402768.tif 000065
【図３０】
0005402768.tif 000066
【図３１】
0005402768.tif 000067
【図３３】
0005402768.tif 000068